为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。下面就让小编带你来了解一下热处理工艺!
热处理及其特点 热处理是指金属材料在固态下,通过加热、保温和冷却的手段,以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。 热处理工艺分类 金属热处理工艺大体上可分为:整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。 根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同,每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺,可获得不同的组织,从而具有不同的性能。 钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。 钢铁热处理工艺制定依据——铁碳相图
铁碳相图中几个重要的点、线和温度 符号
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| C
| 共晶点,温度1148℃,含碳量4.3%,
| E
| 温度1148℃,含碳量2.11%,碳在γ-Fe中的最大溶解度
| K
| 温度727℃,含碳量6.69%,Fe3C的成分
| P
| 温度727℃,含碳量0.0218%,碳在α-Fe中的最大溶解度 | S
| 温度727℃,含碳量0.77%,共析点
| GS(A3)
| 奥氏体转变为铁素体的开始线
| ES(Acm)
| 碳在奥氏体中的溶解度线
| PSK(A1)
| AS→Fp+Fe3C 共析转变线
| PQ
| 碳在铁素体中的溶解度线
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钢铁微观组织结构及性能 组织
| 力学性能
| 奥氏体
| 低硬度、低屈服强度,高塑性
| 铁素体
| 低强度、低硬度、高塑性和韧性
| 渗碳体
| 高硬、高强、高耐磨,低塑性和韧性
| 珠光体
| 性能取决于组织形态
| 莱氏体
| 高硬、高强、高耐磨
| 退火
退火工艺可分为:完全退火、扩散退火、等温退火、球化退火、去应力退火及再结晶退火等。 将钢件加热到Ac3+30~50℃或Ac1+30~50℃或Ac1以下的温度(可以查阅有关资料)后,一般随炉温缓慢冷却。降低硬度,提高塑性,改善切削加工与压力加工性能; 细化晶粒,改善力学性能,为下一步工序做准备; 消除冷、热加工所产生的内应力。 正火 将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50℃,保温后以稍大于退火的冷却速度冷却,一般为空冷。
降低硬度,提高塑性,改善切削加工与压力加工性能; 细化晶粒,改善力学性能,为下一步工序做准备; 消除冷、热加工所产生的内应力。
正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件,也可作为最后热处理。对于一般中、高合金钢,空冷可导致完全或局部淬火,因此不能作为最后热处理工序。
淬火 将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上,保温一段时间,然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。 淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织,有时对某些高合金钢(如不锈钢、耐磨钢)淬火时,则是为了得到单一均匀的奥氏体组织,以提高耐磨性和耐蚀性。回火 将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度,经保温后,于空气或油、热水、水中冷却。 调质 淬火后高温回火称调质,即将钢件加热到比淬火时高10~20度的温度,保温后进行淬火,然后在400~720度的温度下进行回火。改善切削加工性能,提高加工表面光洁程度; 减小淬火时的变形和开裂; 获得良好的综合力学性能。 时效 将钢件加热到80~200度,保温5~20小时或更长时间,然后随炉取出在空气中冷却。稳定钢件淬火后的组织,减小存放或使用期间的变形; 减轻淬火以及磨削加工后的内应力,稳定形状和尺寸。
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